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动力锂电池的寿命,是一个关键指标,一方面,更换电池这个大动作的确很麻烦,用户体验也不好;另一方面,电池测试恒温箱设计定制,寿命从根本上来说就是成本问题。

电池寿命是指电池在使用一段时间后,容量衰减到额定容量(室温25℃,标准大气压,0.2 C放电)70%时,电池的额定容量即告终止。一般工业用锂离子电池满放循环次数来计算循环寿命。锂离子电池在使用过程中会发生不可逆电化学反应,导致容量降低,如电解质分解,活性物质失活,正、负极结构崩塌,导致锂离子嵌入和脱嵌量减少等。试验表明,放电倍数越高,衰减速率越快,如果放电电流越小,电池电压就越接衡电压,能量就越大。

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三元锂离子电池的理论寿命约为800次循环,在已商业化的充电型锂离子电池中属中等水平。磷化铁锂大约有2000次,而钛酸锂可达到10000次循环。现在的主流电池厂商在他们的三元电芯规格中承诺要大于500次(在标准条件下充放电),但电芯在被制成电池包后,电池测试恒温箱定做,由于一致性问题,很重要的一点是电压和内阻不能完全相同,试验用电池测试恒温箱,其循环寿命约为400次。建议 SOC使用时间为10%~90%,不建议深度充放电,否则会对电池的正极和负极结构造成不可逆转的破坏,若按浅充浅放计算,循环寿命至少要1000次。此外,锂离子电池若经常在高倍率、高温的环境下放电,电池寿命会大大降低,少于200次。



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移动电话锂电池科普常识

移动电话锂电池容量指的是电池中的活性物质登记为电化学腐蚀能而释放出的电磁能量。在使用一段时间后,手机锂电池会发现电池的放电时间越来越短,导致这种情况的原因可能是电池没有充满,例如电池充电时间不足,电池充电效率低下;电池放电电流过大,导致放电效率降低,因此放电时间缩短;电池放电温度过低,导致电池放电效率降低。

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移动电话中的锂电池分为静态数据电阻和动态电阻,它们与电池放电和电池充电时的内电阻相等。移动电话中的锂电池还具有电池充电效率和放电效率两个指标,充电效率是指电池在整个充电过程中,消耗的电磁能量转化为机械能的程度,放电效率是指在一定放电标准下,工作电压释放的特定用电量与额定用电量的比率。

移动电话锂电池的电池充电效率受电池加工工艺、配方及加工环境的影响,一般温度越高,电池充电效率越低;而放电倍率、自然环境、电池内阻等因素影响较大,放电倍数越大,放电效率越低,温度越低,放电效率越低。



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位于河滨的加州大学的一个研究小组开发了一种新型结构的硅阳极,这种硅阳极应用于锂电池,可以让充电过程加快16倍。这种新型设计是基于一种3D结构的碳纳米管材料。能让电池比原来轻40%,但能携带的电量比原来多60%,惠州电池测试恒温箱,将使充电速度提高16倍。随着锂电池的广泛应用,也有了许多关于提高其性能的研究。对“”电极材料的研究从未停止过。目前商业领域的阳极大多是用石墨碳制成的,每克可携带370毫安时的电量(370毫安/g的比容)。若采用碳纳米管控制成阳极,则可使性能提高到原来的3倍左右,达到1000毫安/g的容量。进一步的研究发现硅是较好的电池阳极材料。

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由于它有4200 mAh/g的容量。与现有的商业电池相比,性能提高了10倍以上。而且直接使用硅阳极不能在现有锂电池结构中正常工作。因为硅和锂在电池内部起反应,所以膨胀到正常尺寸4倍。如今,加州大学河滨分校的研究人员开发出了一种新型结构,将硅应用于锂电池的阳极。不但可以让单位重量的材料携带更多的电力,同时还可以让充电速度提高16倍。研究者们首先用石墨烯制造一层薄片,然后在此基础上用柱状碳纳米管制造出柱状纳米结构。终,他们用温和的感应耦合等离子体将柱状纳米管制成锥形结构,并在其上沉积了非晶硅。采用该结构的锂离子电池具有极高的稳定性,其阳极容量为1954 mAh/g (性能是传统阳极的五倍),具有很好的快速充放电循环性能。容量比为1200 mAh/g,循环230次后仍保持不变。该电池技术若能大规模生产,相信将对智能手机和电动车产业产生重大影响。




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